Hướng dẫn về lưu trữ theo tầng: Các loại tầng và giải pháp
Ngày nay, các tổ chức phải sử dụng dung lượng lưu trữ một cách hợp lý, bởi vì lượng dữ liệu khổng lồ có thể làm tăng chi phí lưu trữ và dẫn đến tình trạng dữ liệu tràn lan. Các phương tiện lưu trữ dữ liệu khác nhau về chi phí, tốc độ ghi/đọc, v.v., và các loại dữ liệu khác nhau nên được lưu trữ trên phương tiện hiệu quả nhất để tiết kiệm chi phí và tài nguyên.
Ví dụ, việc lưu trữ bản sao lưu trên các thiết bị SSD (ổ cứng thể rắn) tốc độ cao là tốn kém một cách không cần thiết vì tốc độ cao của SSD không cần thiết cho loại dữ liệu thứ cấp này. Ngược lại, việc lưu trữ các máy ảo (VM) sản xuất trên ổ đĩa cứng (HDD) có tốc độ vòng quay (RPM) thấp có thể tiết kiệm chi phí nhưng sẽ không đáp ứng được các yêu cầu về hiệu năng cho các hệ thống chính.
Vì lý do này, các loại lưu trữ nên được phân loại để sử dụng từng loại lưu trữ phù hợp với dữ liệu tương ứng thông qua phương pháp phân tầng lưu trữ (storage tiering).
Lớp lưu trữ là gì?
Lớp lưu trữ là một chiến lược quản lý lưu trữ dữ liệu được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả chi phí của hệ thống lưu trữ bằng cách phân loại dữ liệu thành các lớp khác nhau dựa trên đặc điểm và mô hình truy cập của chúng. Mục tiêu chính của phân tầng lưu trữ là đảm bảo rằng dữ liệu được truy cập thường xuyên nhất và quan trọng nhất được lưu trữ trên các phương tiện lưu trữ hiệu suất cao, trong khi dữ liệu ít được truy cập hơn hoặc ít quan trọng hơn được lưu trữ trên các phương tiện lưu trữ có chi phí thấp hơn.
Cách tiếp cận này cho phép các tổ chức lưu trữ dữ liệu của mình trên các loại phương tiện lưu trữ khác nhau, chẳng hạn như ổ đĩa thể rắn (SSD) nhanh và đắt tiền hoặc ổ đĩa cứng (HDD) chậm hơn nhưng tiết kiệm chi phí hơn, tùy thuộc vào giá trị và mô hình sử dụng của dữ liệu.
Phân tầng lưu trữ bắt đầu bằng việc phân loại dữ liệu thành các danh mục hoặc tầng khác nhau dựa trên các tiêu chí như tần suất truy cập, mức độ quan trọng và yêu cầu về hiệu suất. Việc phân loại này có thể thay đổi theo thời gian nếu quy trình làm việc yêu cầu. Số lượng và loại tầng lưu trữ có thể khác nhau – từ 3 đến 7 – tùy thuộc vào cơ sở hạ tầng lưu trữ.
Kiến trúc lưu trữ phân tầng giúp các tổ chức giảm chi phí lưu trữ bằng cách chỉ phân bổ các tài nguyên lưu trữ có chi phí cao cho những dữ liệu thực sự cần thiết. Điều này đảm bảo rằng các tài nguyên đắt tiền không bị lãng phí cho những dữ liệu không mang lại lợi ích từ chúng. Bằng cách đặt dữ liệu “nóng” (được truy cập thường xuyên) trên phương tiện lưu trữ hiệu suất cao và dữ liệu “lạnh” (ít được truy cập) trên phương tiện hiệu suất thấp hơn, phân tầng lưu trữ tối ưu hóa hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Các lớp dữ liệu trong lưu trữ phân tầng
Các lớp dữ liệu trong kiến trúc lưu trữ phân tầng đề cập đến việc phân loại dữ liệu dựa trên các thuộc tính hoặc đặc điểm cụ thể. Các lớp này tạo ra một hệ thống phân cấp dữ liệu và giúp xác định vị trí lưu trữ dữ liệu trong hệ thống lưu trữ phân tầng. Cách tiếp cận này đảm bảo rằng dữ liệu được đặt vào tầng lưu trữ phù hợp nhất để cân bằng giữa hiệu năng, chi phí và khả năng truy cập. Các chi tiết cụ thể về các lớp dữ liệu có thể khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu của tổ chức và cơ sở hạ tầng lưu trữ. Các thuộc tính phổ biến được sử dụng để phân loại dữ liệu là:
- Tần suất truy cập . Một trong những tiêu chí chính để phân loại dữ liệu là tần suất người dùng và ứng dụng truy cập dữ liệu đó. Dữ liệu được sử dụng thường xuyên và tích cực (dữ liệu nóng) nên được lưu trữ trên các tầng lưu trữ hiệu suất cao, chẳng hạn như SSD hoặc ổ đĩa NVMe, để đảm bảo thời gian truy cập nhanh. Ngược lại, dữ liệu ít được truy cập (dữ liệu lạnh) có thể được lưu trữ trên các tầng lưu trữ chi phí thấp hơn như ổ cứng (HDD) hoặc lưu trữ đám mây.
- Mức độ quan trọng . Một số loại dữ liệu có vai trò quan trọng hơn đối với hoạt động của tổ chức hoặc các yêu cầu tuân thủ so với các loại khác. Dữ liệu quan trọng có thể cần được lưu trữ trên các tầng lưu trữ đáng tin cậy và có khả năng phục hồi cao hơn, chẳng hạn như RAID (mảng đĩa độc lập dự phòng) hoặc lưu trữ đám mây có tính dự phòng, nhằm giảm thiểu rủi ro mất dữ liệu.
- Loại dữ liệu . Các loại dữ liệu khác nhau, chẳng hạn như tệp cơ sở dữ liệu, nội dung đa phương tiện, nhật ký ứng dụng hoặc tài liệu lưu trữ, có thể có các yêu cầu lưu trữ khác nhau. Ví dụ, tệp đa phương tiện có thể yêu cầu thông lượng và dung lượng cao, trong khi nhật ký có thể được lưu trữ trên các tầng lưu trữ chậm hơn miễn là chúng được lưu giữ để đáp ứng các yêu cầu tuân thủ.
- Thời gian lưu giữ . Dữ liệu có các yêu cầu cụ thể về thời gian lưu giữ hoặc tuân thủ có thể cần được lưu trữ trên các tầng có thể đảm bảo tính toàn vẹn và tính sẵn sàng của dữ liệu trong khoảng thời gian yêu cầu. Dữ liệu tuân thủ thường yêu cầu lưu trữ dài hạn và do đó, có thể được lưu trữ trên các tầng lưu trữ đáng tin cậy hơn.
- Kích thước . Các đối tượng dữ liệu lớn có thể được hưởng lợi khi được lưu trữ trên các tầng lưu trữ được tối ưu hóa về dung lượng, trong khi dữ liệu nhỏ, được truy cập thường xuyên có thể yêu cầu lưu trữ có độ trễ thấp và hiệu suất I/O cao.
- Vòng đời dữ liệu . Dữ liệu trải qua các giai đoạn khác nhau trong vòng đời của nó, từ khi tạo ra và sử dụng tích cực đến lưu trữ lâu dài hoặc xóa bỏ. Các lớp dữ liệu nên tính đến các giai đoạn này và di chuyển dữ liệu giữa các tầng khi cần thiết. Ví dụ, dữ liệu mới được tạo có thể bắt đầu ở tầng hiệu suất cao nhưng dần dần được chuyển sang các tầng chi phí thấp hơn khi mức độ hoạt động giảm xuống.
- Độ nhạy cảm về chi phí . Các tổ chức thường gặp hạn chế về ngân sách. Các lớp dữ liệu có thể giúp điều chỉnh chi phí lưu trữ dữ liệu phù hợp với các cân nhắc về ngân sách bằng cách đảm bảo rằng các tài nguyên lưu trữ đắt tiền hơn được dành riêng cho những dữ liệu xứng đáng với chi phí đó.
- Yêu cầu của người dùng hoặc ứng dụng . Các người dùng hoặc ứng dụng khác nhau có thể có nhu cầu lưu trữ cụ thể. Các lớp dữ liệu có thể tính đến các yêu cầu này để đảm bảo rằng mỗi nhóm đều nhận được hiệu suất và dung lượng lưu trữ cần thiết.
Sau khi dữ liệu được phân loại vào các lớp này, các chính sách và thuật toán sẽ được sử dụng để quản lý việc bố trí và di chuyển dữ liệu trong cơ sở hạ tầng lưu trữ theo tầng. Điều này đảm bảo dữ liệu được tối ưu hóa liên tục về hiệu suất và hiệu quả chi phí, đồng thời đáp ứng nhu cầu của tổ chức và các mô hình truy cập.
Phân loại với các cấp lưu trữ “hot”, “warm” và “cold”
Loại phân loại dữ liệu phổ biến trong các hệ thống lưu trữ theo tầng là phân loại dữ liệu thành “mission-critical”, “hot”, “warm” và “cold”. Các lớp này giúp xác định cách dữ liệu được lưu trữ, quản lý và truy cập trong cơ sở hạ tầng lưu trữ. Trong trường hợp này, các lớp dữ liệu được sử dụng trong chiến lược lưu trữ theo tầng bao gồm:
- Dữ liệu quan trọng cốt lõi . Lớp dữ liệu này liên quan đến dữ liệu hoàn toàn thiết yếu cho các hoạt động cốt lõi của tổ chức. Dữ liệu quan trọng cốt lõi đòi hỏi mức độ hiệu suất, độ tin cậy và tính sẵn sàng cao nhất. Loại dữ liệu này thường được lưu trữ trên các phương tiện lưu trữ bền bỉ và có hiệu suất cao nhất hiện có, chẳng hạn như mảng SSD dự phòng hoặc hệ thống lưu trữ chịu lỗi.
- Dữ liệu nóng . Dữ liệu nóng (Hot data) là dữ liệu được truy cập tích cực và thường xuyên. Loại dữ liệu này thường có tầm quan trọng cao đối với tổ chức và đòi hỏi thời gian phản hồi nhanh cùng phương tiện lưu trữ hiệu suất cao. Dữ liệu nóng thường được lưu trữ trên các phương tiện lưu trữ cấp cao nhất, chẳng hạn như ổ đĩa thể rắn (SSD) hoặc ổ đĩa NVMe, để đảm bảo độ trễ thấp và truy cập nhanh chóng.
- Dữ liệu ấm (Warm data) . Dữ liệu ấm là dữ liệu được truy cập ít thường xuyên hơn so với dữ liệu nóng nhưng vẫn được sử dụng tích cực. Loại dữ liệu này thường được lưu trữ trên tầng có hiệu suất thấp hơn so với dữ liệu nóng, chẳng hạn như ổ cứng hiệu suất cao (HDD) hoặc các giải pháp lưu trữ lai. Mặc dù dữ liệu ấm có thể không yêu cầu phương tiện lưu trữ nhanh nhất, nhưng nó vẫn cần phải sẵn sàng để truy cập hiệu quả.
- Dữ liệu lạnh (Cold data) . Dữ liệu lạnh bao gồm dữ liệu hiếm khi được truy cập, dữ liệu lịch sử hoặc dữ liệu lưu trữ. Loại dữ liệu này thường được coi là ít quan trọng hơn và được lưu trữ trên các tầng lưu trữ chi phí thấp hơn, có thể là các ổ cứng truyền thống (HDD) có tốc độ chậm hơn, hoặc thậm chí là các tùy chọn lưu trữ lưu trữ như băng từ hoặc lưu trữ lạnh trên đám mây. Trọng tâm của dữ liệu lạnh là lưu trữ dài hạn và tiết kiệm chi phí.
Số lượng loại dữ liệu có thể phụ thuộc vào số lượng tầng lưu trữ trong mô hình phân loại lưu trữ. Các tổ chức có thể phân loại dữ liệu theo cách phức tạp hơn bằng cách sử dụng các loại dữ liệu sau đây bên cạnh các loại đã giải thích ở trên:
- Dữ liệu sao lưu và phục hồi thảm họa . Dữ liệu được sử dụng cho mục đích sao lưu và phục hồi sau thảm họa thường được phân loại riêng biệt. Các lớp dữ liệu này tập trung vào việc đảm bảo dữ liệu có thể được khôi phục một cách đáng tin cậy và nhanh chóng trong trường hợp mất dữ liệu hoặc sự cố hệ thống. Dữ liệu sao lưu có thể được lưu trữ trên các hệ thống dựa trên đĩa, trong khi các bản sao lưu giữ dài hạn có thể được lưu trữ trên băng từ hoặc trên đám mây.
- Dữ liệu tuân thủ . Dữ liệu cần tuân thủ các yêu cầu quy định, chẳng hạn như hồ sơ tài chính hoặc dữ liệu chăm sóc sức khỏe, có thể có các yêu cầu lưu trữ cụ thể. Các lớp dữ liệu tuân thủ đảm bảo rằng dữ liệu này được lưu trữ an toàn, với các tính năng như mã hóa và kiểm soát truy cập nghiêm ngặt, đồng thời được lưu giữ trong thời gian theo yêu cầu.
- Dữ liệu người dùng hoặc bộ phận . Một số tổ chức phân loại dữ liệu dựa trên nguồn gốc của nó, chẳng hạn như dữ liệu được tạo ra bởi các bộ phận hoặc người dùng cụ thể. Cách tiếp cận này có thể giúp phân bổ tài nguyên lưu trữ dựa trên nhu cầu của các đơn vị tổ chức khác nhau.
- Dữ liệu tạm thời hoặc dữ liệu bộ nhớ đệm . Các lớp dữ liệu dành cho dữ liệu tạm thời hoặc dữ liệu bộ nhớ đệm có thể bao gồm dữ liệu có tuổi thọ ngắn và có thể được lưu trữ trên các tầng lưu trữ tốc độ cao để truy cập nhanh, với hiểu biết rằng dữ liệu này có thể bị xóa bỏ hoặc thay thế khi không còn cần thiết.
- Dữ liệu di chuyển giữa các tầng . Trong một số trường hợp, các lớp dữ liệu được sử dụng để xác định dữ liệu đang di chuyển tích cực giữa các tầng lưu trữ dựa trên mẫu truy cập. Ví dụ, dữ liệu ban đầu được coi là “hot” nhưng theo thời gian trở nên ít được truy cập hơn có thể di chuyển sang các tầng lưu trữ “warmer” hoặc “colder”.
Các lớp dữ liệu này có thể đóng vai trò như hướng dẫn cho các quản trị viên lưu trữ và hệ thống quản lý lưu trữ tự động để đưa ra quyết định sáng suốt về vị trí lưu trữ dữ liệu trong cơ sở hạ tầng lưu trữ nhiều tầng.
Các loại lưu trữ nhiều tầng
Lưu trữ nhiều tầng đề cập đến kiến trúc lưu trữ trong đó dữ liệu được phân loại thành các tầng khác nhau dựa trên yêu cầu về hiệu suất và khả năng truy cập. Mỗi tầng đại diện cho một mức hiệu suất và chi phí lưu trữ cụ thể. Mục tiêu là đảm bảo dữ liệu được lưu trữ trên tầng phù hợp nhất để tối ưu hóa cả hiệu suất và hiệu quả chi phí. Dưới đây, bạn có thể xem các tầng lưu trữ phổ biến, bắt đầu từ Tầng 0:
- Tầng 0 đại diện cho tầng lưu trữ có hiệu suất cao nhất trong hệ thống lưu trữ nhiều tầng. Tầng này thường bao gồm các phương tiện lưu trữ nhanh nhất và đắt nhất hiện có, chẳng hạn như ổ đĩa thể rắn (SSD) cấp doanh nghiệp hoặc SSD NVMe (Non-Volatile Memory Express). Dữ liệu được lưu trữ ở Cấp 0 thường là dữ liệu quan trọng đối với hoạt động và đòi hỏi độ trễ cực thấp, hiệu suất I/O cao cùng khả năng truy cập dữ liệu nhanh chóng. Cấp này được sử dụng cho các ứng dụng và dữ liệu yêu cầu mức hiệu suất cao nhất.
- Cấp 1 là cấp tiếp theo, thấp hơn một bậc về mặt hiệu suất và chi phí. Tầng này thường bao gồm các ổ cứng (HDD) hiệu suất cao, mảng lưu trữ lai (kết hợp SSD và HDD) hoặc các SSD nhanh hơn, nhưng không đắt đỏ như các thiết bị trong Tầng 0. Dữ liệu trong Tầng 1 là quan trọng nhưng có thể không yêu cầu giải pháp lưu trữ nhanh nhất tuyệt đối. Tầng này phù hợp cho các ứng dụng và dữ liệu cần hiệu suất tốt nhưng có thể chấp nhận độ trễ cao hơn một chút so với dữ liệu ở Tầng 0.
- Cấp 2 là cấp lưu trữ có chi phí thấp hơn với hiệu suất chậm hơn một chút so với Cấp 1. Cấp này thường bao gồm các ổ cứng truyền thống (HDD) hoặc các giải pháp lưu trữ dựa trên đám mây. Dữ liệu ở Cấp 2 thường ít được truy cập hơn hoặc ít quan trọng hơn đối với các hoạt động thời gian thực. Cấp này phù hợp cho dữ liệu lưu trữ lâu dài, bản sao lưu và dữ liệu có thể chấp nhận thời gian truy cập lâu hơn.
- Tầng 3 là tầng lưu trữ có chi phí thấp nhất trong hệ thống lưu trữ nhiều tầng. Tầng này thường bao gồm các giải pháp lưu trữ lưu trữ lâu dài, chẳng hạn như thư viện băng từ và lưu trữ lạnh dựa trên đám mây. Dữ liệu ở Tầng 3 hiếm khi được truy cập và chủ yếu được lưu giữ cho mục đích tuân thủ, quy định hoặc lưu trữ lâu dài. Tầng này cung cấp hiệu suất thấp nhất nhưng là giải pháp lưu trữ tiết kiệm chi phí nhất.
Một số tổ chức chủ yếu sử dụng lưu trữ tại chỗ (on-premises) thường dành riêng các tầng lưu trữ đặc biệt cho lưu trữ trên đám mây công cộng và lưu trữ sao lưu:
- Tầng đám mây . Trong một số kiến trúc lưu trữ nhiều tầng, một tầng đám mây riêng biệt Tầng đám mây được sử dụng để lưu trữ dữ liệu trên dịch vụ lưu trữ đám mây như Amazon S3 hoặc Azure Blob Storage. Điều này cho phép các tổ chức tận dụng lợi thế của lưu trữ đám mây có khả năng mở rộng và tiết kiệm chi phí cho những dữ liệu có thể không phù hợp hoàn toàn với các tầng lưu trữ tại chỗ. Dữ liệu trong tầng đám mây có thể được truy cập qua internet khi cần thiết.
- Tầng sao lưu . Mặc dù không phải lúc nào cũng được coi là tầng lưu trữ chính, nhưng lưu trữ sao lưu là một phần quan trọng trong hệ thống phân cấp lưu trữ. Dữ liệu sao lưu được lưu trữ trên các hệ thống dựa trên đĩa hoặc thư viện băng từ, tùy thuộc vào chiến lược sao lưu của tổ chức. Trọng tâm là bảo vệ dữ liệu và khôi phục nhanh chóng trong trường hợp mất dữ liệu hoặc thảm họa.
Các tổ chức thường sử dụng bao nhiêu tầng?
Số lượng tầng mà các tổ chức sử dụng trong kiến trúc lưu trữ của họ có thể rất khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể, hạn chế về ngân sách và mức độ phức tạp của các yêu cầu quản lý dữ liệu. Tuy nhiên, trên thực tế, nhiều tổ chức thường triển khai hệ thống lưu trữ ba tầng làm điểm khởi đầu (Tầng 0, Tầng 1, Tầng 2).
Nhiều tổ chức bắt đầu với ba tầng này làm nền tảng và sau đó tùy chỉnh cơ sở hạ tầng lưu trữ để đáp ứng nhu cầu cụ thể của mình. Họ có thể thêm các tầng bổ sung hoặc áp dụng các lớp lưu trữ chuyên biệt khi yêu cầu dữ liệu của họ phát triển. Ví dụ:
- Một số tổ chức có thể thêm Tầng 4 hoặc Tầng 5 cho lưu trữ lưu trữ lâu dài và sâu, có thể liên quan đến các công nghệ như thư viện băng từ hoặc lưu trữ đám mây chi phí rất thấp.
- Một số tổ chức khác có thể triển khai Tầng đám mây cho mục đích sao lưu ngoài cơ sở và phục hồi thảm họa, sử dụng các dịch vụ lưu trữ đám mây như Amazon S3 hoặc Azure Blob Storage.
- Các chiến lược đám mây lai cũng có thể bổ sung thêm các tầng, bao gồm các tầng dựa trên đám mây dành cho dữ liệu cần được di chuyển liền mạch giữa lưu trữ tại chỗ và lưu trữ đám mây.
Điểm mấu chốt là thiết kế kiến trúc lưu trữ phù hợp với mô hình truy cập dữ liệu, yêu cầu hiệu năng và các cân nhắc về ngân sách của tổ chức. Việc triển khai các chính sách quản lý dữ liệu và phân tầng hiệu quả cũng rất quan trọng để đảm bảo dữ liệu được lưu trữ ở tầng phù hợp dựa trên những nhu cầu thay đổi của dữ liệu theo thời gian. Khi công nghệ lưu trữ dữ liệu tiếp tục phát triển, các tổ chức có thể điều chỉnh chiến lược lưu trữ phân tầng của mình để tận dụng những đổi mới và giải pháp tiết kiệm chi phí.
Các tầng lưu trữ phổ biến này có thể được tóm tắt trong bảng dưới đây kèm theo giải thích ngắn gọn và các trường hợp sử dụng điển hình:
| Số tầng | Tên tầng | Giải thích | Các trường hợp sử dụng điển hình |
| Tầng 0 | SSD siêu nhanh | Lưu trữ hiệu suất cao nhất, độ trễ thấp | Cơ sở dữ liệu quan trọng, ứng dụng thời gian thực |
| Tầng 1 | SSD hiệu suất cao | Cân bằng tốt giữa tốc độ và chi phí | Dữ liệu ứng dụng chung, máy ảo |
| Tầng 2 | Lưu trữ lai | Kết hợp giữa SSD và HDD, hiệu quả về chi phí | Lưu trữ sao lưu, dữ liệu thứ cấp, chia sẻ tệp |
| Cấp 3 | HDD Nearline | Lưu trữ sao lưu, dữ liệu thứ cấp, chia sẻ tệp | Dữ liệu lưu trữ lâu dài, lưu trữ dài hạn |
| Cấp 4 | Lưu trữ lạnh | Chi phí thấp, dung lượng rất lớn, tốc độ truy cập chậm | Dữ liệu lưu trữ lâu dài ít được truy cập |
| Cấp đám mây | Lưu trữ đám mây | Lưu trữ đám mây có khả năng mở rộng | Sao lưu ngoài cơ sở, phục hồi thảm họa, chia sẻ dữ liệu |
Xin lưu ý rằng tên gọi và đặc điểm của các tầng lưu trữ có thể khác nhau giữa các tổ chức và nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ. Bảng trên cung cấp tổng quan chung về các tầng lưu trữ phổ biến và các trường hợp sử dụng điển hình của chúng, nhưng cách triển khai cụ thể có thể khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu của tổ chức và các công nghệ sẵn có.
Các môi trường sử dụng phân tầng lưu trữ
Phân tầng lưu trữ là một chiến lược quản lý lưu trữ có thể được áp dụng cả tại chỗ (trong các trung tâm dữ liệu hoặc môi trường đám mây riêng của tổ chức) và trên đám mây công cộng. Đây là phương pháp linh hoạt có thể áp dụng cho nhiều kiến trúc lưu trữ khác nhau nhằm tối ưu hóa việc bố trí dữ liệu và các mẫu truy cập.
Phân tầng lưu trữ tại chỗ
Phân tầng lưu trữ được sử dụng trong các môi trường sau đây tập trung vào hạ tầng tại chỗ (địa phương):
- Các trung tâm dữ liệu truyền thống . Trong các trung tâm dữ liệu tại chỗ truyền thống, phân tầng lưu trữ thường được sử dụng để quản lý dữ liệu được lưu trữ trên các loại phương tiện lưu trữ khác nhau, chẳng hạn như SSD, HDD và thư viện băng từ. Các tổ chức triển khai phân tầng lưu trữ để tối ưu hóa hiệu suất, chi phí và tính sẵn sàng của dữ liệu trong hạ tầng của chính họ .
- Đám mây riêng . Nhiều môi trường đám mây riêng tích hợp phân tầng lưu trữ để quản lý dữ liệu một cách hiệu quả trên các loại tài nguyên lưu trữ khác nhau. Điều này đặc biệt quan trọng trong các cấu hình đám mây riêng, nơi tài nguyên cần được phân bổ động để hỗ trợ các khối lượng công việc khác nhau.
- Đám mây lai . Trong môi trường đám mây lai, kết hợp cơ sở hạ tầng tại chỗ với các tài nguyên đám mây công cộng, phân tầng lưu trữ có thể được sử dụng để tối ưu hóa việc bố trí dữ liệu trên cả hai môi trường. Các tổ chức có thể sử dụng chính sách phân tầng để xác định dữ liệu nào nên được lưu trữ tại chỗ và dữ liệu nào nên được chuyển sang đám mây công cộng nhằm đảm bảo hiệu quả chi phí hoặc khả năng mở rộng.
Phân tầng lưu trữ trên đám mây công cộng
Đối với đám mây công cộng, phân tầng lưu trữ được sử dụng trong các môi trường sau:
- Các dịch vụ lưu trữ trên đám mây công cộng . Các nhà cung cấp đám mây công cộng như Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure và Google Cloud Platform (GCP) cung cấp các tùy chọn phân tầng lưu trữ đám mây riêng của họ như một phần trong các dịch vụ lưu trữ đám mây của họ. Ví dụ, AWS cung cấp các lớp lưu trữ S3 (Standard, Intelligent-Tiering, Glacier, v.v.), mỗi lớp được thiết kế riêng cho các yêu cầu về hiệu suất và chi phí khác nhau.
- Lưu trữ đối tượng . Lưu trữ đối tượng Các dịch vụ trên đám mây công cộng thường hỗ trợ phân tầng lưu trữ để cho phép khách hàng chọn lớp lưu trữ phù hợp nhất cho dữ liệu của họ. Điều này có lợi cho việc tối ưu hóa chi phí và thời gian truy cập.
Phân tầng lưu trữ tự động
Phân tầng lưu trữ tự động và tối ưu hóa phân tầng lưu trữ là các kỹ thuật được sử dụng trong quản lý lưu trữ dữ liệu hiện đại nhằm đảm bảo dữ liệu được đặt trên phân tầng lưu trữ phù hợp nhất một cách hiệu quả và đúng thời điểm.
Phân tầng lưu trữ tự động là một kỹ thuật quản lý dữ liệu liên quan đến việc di chuyển dữ liệu một cách tự động và động giữa các phân tầng lưu trữ khác nhau dựa trên các chính sách và tiêu chí cụ thể. Các chính sách này thường được định nghĩa bởi quản trị viên lưu trữ hoặc được thiết lập bởi phần mềm quản lý lưu trữ thông minh. Mục tiêu chính của phân tầng lưu trữ tự động là tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên lưu trữ bằng cách đảm bảo dữ liệu được lưu trữ trên tầng phù hợp nhất tại bất kỳ thời điểm nào.
Phân tầng lưu trữ tự động cho phép bạn tối ưu hóa động cấu trúc phân tầng lưu trữ, liên tục theo dõi việc sử dụng và truy cập dữ liệu để xác định mức độ ưu tiên của dữ liệu cũng như các cấp độ phân tầng cần thiết. Khi sử dụng phân tầng lưu trữ tự động, bạn chỉ cần thiết lập các ngưỡng mong muốn và hệ thống tự động sẽ xử lý phần còn lại.
Khi mức sử dụng dữ liệu đạt đến các ngưỡng đã định trước, dữ liệu sẽ được di chuyển tương ứng. Nếu tần suất truy cập dữ liệu tăng lên, dữ liệu sẽ được chuyển sang tầng có độ trễ thấp hơn. Khi dữ liệu không được sử dụng, dữ liệu sẽ được chuyển sang tầng có chi phí thấp hơn nhưng độ trễ cao hơn. Cách tiếp cận này giúp tối ưu hóa cả chi phí và hiệu suất của bạn với nỗ lực tối thiểu và không cần bảo trì liên tục.
Phân tầng lưu trữ tự động hỗ trợ việc chuyển dữ liệu theo chính sách giữa các tầng lưu trữ, từ đó đáp ứng nhu cầu về hiệu suất và dung lượng của người dùng. Tính năng này hoạt động hiệu quả với kiến trúc lưu trữ theo tầng hiện có của bạn và tối ưu hóa việc quản lý dữ liệu thông qua tự động hóa. Phân tầng lưu trữ tự động giúp tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả chi phí nhờ khả năng điều chỉnh theo thời gian thực và di chuyển dữ liệu nhanh chóng.
Phân tầng lưu trữ tối ưu hóa là một khái niệm rộng hơn, bao gồm nhiều chiến lược khác nhau, trong đó có tự động phân tầng lưu trữ , nhằm đảm bảo cơ sở hạ tầng lưu trữ của tổ chức được quản lý và sử dụng hiệu quả. Mặc dù phân tầng lưu trữ tự động là thành phần chính trong việc tối ưu hóa phân tầng lưu trữ, nhưng các kỹ thuật và phương pháp hay nhất khác cũng có thể được áp dụng.
Phân tầng so với bộ nhớ đệm
Phân tầng và bộ nhớ đệm là hai kỹ thuật riêng biệt được sử dụng trong lưu trữ và quản lý dữ liệu – chúng phục vụ các mục đích khác nhau. Các thuật ngữ phân tầng và bộ nhớ đệm thường bị nhầm lẫn và sử dụng thay thế cho nhau, nhưng chúng đề cập đến hai kỹ thuật tăng tốc lưu trữ khác nhau . Cả hai đều liên quan đến việc đặt dữ liệu được truy cập thường xuyên hoặc dữ liệu nóng lên các phương tiện tốc độ cao như flash. Tuy nhiên, những điểm tương đồng chủ yếu chỉ dừng lại ở đó.
Bộ đệm (Caching) lưu trữ tạm thời dữ liệu trên phương tiện hiệu suất cao như DRAM hoặc bộ nhớ thể rắn để tăng cường hiệu suất. Bộ đệm nằm giữa ứng dụng và hệ thống lưu trữ phía sau. Cùng một dữ liệu cũng tồn tại trên tầng lưu trữ thấp hơn, thường là ổ cứng HDD. Dữ liệu được sao chép vào bộ đệm, nhưng dữ liệu gốc vẫn giữ nguyên vị trí ban đầu. Bộ đệm về cơ bản là một giao dịch một chiều và dữ liệu trong bộ đệm sẽ bị xóa sau khi sử dụng.
Ngược lại, phân tầng lưu trữ ( ) di chuyển dữ liệu một cách vật lý giữa các thiết bị lưu trữ. Khi dữ liệu được xác định là “nóng”, dữ liệu này sẽ được chuyển sang tầng tốc độ cao, khiến tầng tiêu chuẩn không còn bản sao nào. Khi dữ liệu “lạnh” đi, nó sẽ được chuyển trở lại tầng tiêu chuẩn. Phân tầng lưu trữ liên quan đến việc di chuyển dữ liệu thay vì chỉ sao chép nó, cả từ lưu trữ chậm hơn sang lưu trữ nhanh hơn và ngược lại.
Cả phân tầng lưu trữ và bộ đệm (caching) đều cải thiện khả năng truy cập dữ liệu, nhưng chúng khác nhau ở cách thức sử dụng không gian lưu trữ cho dữ liệu được truy cập thường xuyên. Bộ đệm tạo ra các bản sao, trong khi phân tầng lưu trữ xác định dữ liệu và di chuyển nó mà không tạo thêm bản sao.
Do đó, phân tầng tập trung vào việc tối ưu hóa việc bố trí dữ liệu lâu dài trên các tầng lưu trữ khác nhau để đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và chi phí, trong khi bộ đệm nhằm mục đích tăng tốc độ truy cập dữ liệu bằng cách lưu trữ tạm thời dữ liệu được truy cập thường xuyên trong một bộ đệm tốc độ cao. Việc lựa chọn giữa phân tầng và lưu trữ tạm phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng hoặc hệ thống lưu trữ cũng như bản chất của các mẫu truy cập dữ liệu. Trong một số trường hợp, các tổ chức có thể kết hợp sử dụng cả hai kỹ thuật này để đạt được hiệu suất tổng thể và hiệu quả chi phí tốt nhất.
Lưu trữ phân tầng và Quản lý lưu trữ phân cấp
Lưu trữ phân tầng và quản lý lưu trữ phân cấp đều là các chiến lược được sử dụng trong quản lý lưu trữ dữ liệu, nhưng chúng khác nhau về mức độ chi tiết, cơ chế di chuyển dữ liệu và mục tiêu chính. Lưu trữ phân tầng tập trung vào việc phân loại dữ liệu thành các tầng lưu trữ riêng biệt dựa trên đặc điểm, trong khi quản lý lưu trữ phân cấp tập trung vào việc di chuyển một cách minh bạch các tệp hoặc đối tượng riêng lẻ giữa lưu trữ chính và lưu trữ phụ để cải thiện hiệu quả lưu trữ chính và tiết kiệm chi phí.
Lợi ích của lưu trữ theo tầng
Lưu trữ theo tầng mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho các tổ chức đang tìm cách tối ưu hóa cơ sở hạ tầng lưu trữ dữ liệu của mình. Những ưu điểm chính của việc triển khai lưu trữ theo tầng là:
- Cải thiện hiệu suất . Bằng cách đặt dữ liệu quan trọng hoặc được truy cập thường xuyên vào các tầng lưu trữ hiệu suất cao, chẳng hạn như ổ đĩa thể rắn (SSD) hoặc lưu trữ NVMe, lưu trữ theo tầng có thể nâng cao đáng kể hiệu suất hệ thống. Điều này giúp giảm độ trễ và tăng tốc độ truy cập dữ liệu cho các ứng dụng và người dùng, từ đó nâng cao năng suất và sự hài lòng của người dùng.
- Sử dụng tài nguyên hiệu quả . Phân tầng lưu trữ đảm bảo mỗi tầng lưu trữ được sử dụng hiệu quả, tránh việc phân bổ quá mức cho các phương tiện lưu trữ hiệu suất cao và tình trạng sử dụng không hết công suất của các tầng lưu trữ chi phí thấp. Điều này tối đa hóa lợi tức đầu tư (ROI) cho hạ tầng lưu trữ.
- Tối ưu hóa chi phí . Phân tầng lưu trữ giúp các tổ chức chỉ phân bổ các tài nguyên lưu trữ đắt tiền cho dữ liệu yêu cầu hiệu suất cao, trong khi dữ liệu ít quan trọng hơn hoặc hiếm khi được truy cập có thể được lưu trữ trên các tầng có chi phí thấp hơn, chẳng hạn như ổ đĩa cứng hoặc lưu trữ đám mây. Việc tối ưu hóa chi phí này dẫn đến khả năng tiết kiệm chi phí về phần cứng và chi phí vận hành.
- Tải công việc cân bằng . Phân tầng lưu trữ có thể giúp phân phối dữ liệu và tải công việc trên các tầng khác nhau, giảm sự tranh chấp về tài nguyên. Điều này đặc biệt có giá trị trong các môi trường có khối lượng công việc hỗn hợp, nơi một số ứng dụng đòi hỏi hiệu năng cao trong khi những ứng dụng khác lại có yêu cầu lưu trữ ít khắt khe hơn.
- Quản lý dữ liệu thích ứng . Các mẫu truy cập dữ liệu có thể thay đổi theo thời gian. Các giải pháp phân tầng lưu trữ liên tục phân tích các mẫu này và tự động di chuyển dữ liệu giữa các tầng khi cần thiết. Khả năng thích ứng này đảm bảo dữ liệu luôn được lưu trữ trên tầng lưu trữ phù hợp nhất, ngay cả khi các yêu cầu truy cập thay đổi.
- Khả năng mở rộng . Khi nhu cầu lưu trữ dữ liệu tăng lên, phân tầng lưu trữ cho phép các tổ chức mở rộng cơ sở hạ tầng lưu trữ của mình một cách hiệu quả. Các tầng lưu trữ mới có thể được thêm vào hoặc các tầng hiện có có thể được mở rộng theo yêu cầu để đáp ứng khối lượng dữ liệu ngày càng tăng và các yêu cầu về hiệu suất.
- Quản lý dữ liệu đơn giản hóa . Các giải pháp phân tầng lưu trữ thường bao gồm các chính sách tự động và công cụ quản lý giúp đơn giản hóa các tác vụ quản lý dữ liệu. Điều này giúp giảm bớt gánh nặng quản trị liên quan đến việc sắp xếp và di chuyển dữ liệu thủ công.
- Tuân thủ và lưu trữ . Các tổ chức có yêu cầu về quy định hoặc tuân thủ sẽ được hưởng lợi từ phân tầng lưu trữ bằng cách đảm bảo rằng dữ liệu được lưu trữ và giữ lại theo các quy định pháp lý. Dữ liệu tuân thủ có thể được quản lý trên các tầng lưu trữ cụ thể với các chính sách bảo mật và lưu trữ cần thiết.
- Bảo vệ dữ liệu và phục hồi thảm họa . Bằng cách phân loại dữ liệu dựa trên mức độ quan trọng, phân tầng lưu trữ giúp các tổ chức ưu tiên bảo vệ dữ liệu các nỗ lực. Dữ liệu quan trọng có thể được lưu trữ trên các tầng lưu trữ có khả năng phục hồi và dự phòng, đảm bảo tính sẵn sàng và khả năng khôi phục dữ liệu trong trường hợp xảy ra sự cố hoặc thảm họa.
- Sao lưu và khôi phục được tối ưu hóa . Bằng cách phân tách dữ liệu dựa trên mức độ quan trọng và mô hình truy cập, phân tầng lưu trữ có thể giúp ưu tiên dữ liệu cho các hoạt động sao lưu và khôi phục. Dữ liệu quan trọng có thể được sao lưu với tần suất cao hơn, trong khi dữ liệu ít quan trọng hơn có thể được sao lưu với khoảng thời gian dài hơn.
Mặc dù mục đích chính của các tầng lưu trữ là tối ưu hóa việc bố trí dữ liệu và chi phí lưu trữ, nhưng những lợi ích mà chúng mang lại cũng có thể nâng cao khả năng phục hồi sau thảm họa của tổ chức. Tính dự phòng và việc lưu trữ dữ liệu hiệu quả về chi phí giúp tăng cơ hội phục hồi dữ liệu thành công. Điều này giúp các tổ chức duy trì tính liên tục của hoạt động kinh doanh và phục hồi sau thảm họa với mức mất mát dữ liệu và thời gian ngừng hoạt động tối thiểu, từ đó nâng cao khả năng sẵn sàng phục hồi sau thảm họa tổng thể của họ. 
Các phương pháp hay nhất về phân tầng lưu trữ
Phân tầng lưu trữ là một kỹ thuật hữu ích để tối ưu hóa việc lưu trữ dữ liệu, nhưng điều quan trọng là phải tuân thủ các phương pháp hay nhất để đảm bảo tính hiệu quả và hiệu suất của nó. Các phương pháp hay nhất về phân tầng lưu trữ như sau:
- Hiểu rõ dữ liệu của bạn . Tiến hành phân tích kỹ lưỡng dữ liệu của bạn để nắm rõ các đặc điểm, mô hình truy cập và mức độ quan trọng của dữ liệu. Không phải tất cả dữ liệu đều cần được phân tầng; vì vậy, bạn nên xác định những tập dữ liệu nào sẽ được hưởng lợi nhiều nhất từ việc lưu trữ phân tầng.
- Chọn phương tiện lưu trữ phù hợp . Chọn phương tiện lưu trữ cho từng tầng dựa trên yêu cầu về hiệu suất và ngân sách của tổ chức bạn. Ổ đĩa thể rắn (SSD), ổ đĩa cứng (HDD), lưu trữ đám mây và thư viện băng từ là những lựa chọn phổ biến.
- Theo dõi và điều chỉnh thường xuyên . Theo dõi liên tục môi trường lưu trữ của bạn để theo dõi các mẫu truy cập dữ liệu và mức độ sử dụng các tầng. Điều chỉnh chính sách phân tầng khi cần thiết để phản ánh các yêu cầu thay đổi. Việc xem xét và tinh chỉnh chính sách thường xuyên là điều cần thiết để đạt được hiệu suất tối ưu.
- Sử dụng phân loại và gắn thẻ dữ liệu . Sử dụng siêu dữ liệu và gắn thẻ dữ liệu để phân loại dữ liệu. Siêu dữ liệu này có thể được hệ thống phân tầng của bạn sử dụng để đưa ra quyết định sáng suốt hơn về vị trí lưu trữ dữ liệu.
- Ưu tiên dữ liệu quan trọng . Đảm bảo rằng dữ liệu quan trọng và được truy cập thường xuyên được đặt trên các tầng hiệu suất cao. Điều này có thể yêu cầu các chính sách hoặc mức độ ưu tiên khác nhau cho các loại dữ liệu khác nhau.
- Bao gồm cơ chế dự phòng trong các tầng quan trọng . Nếu bạn lưu trữ dữ liệu quan trọng trên các tầng hiệu suất cao, hãy xem xét các cơ chế dự phòng như RAID (Mảng đĩa độc lập dự phòng) để bảo vệ chống lại mất mát dữ liệu do sự cố phần cứng.
- Triển khai các chính sách phân tầng tự động . Xác định các chính sách rõ ràng và tự động để di chuyển dữ liệu giữa các tầng. Các chính sách này nên xem xét các yếu tố như tần suất truy cập, tuổi thọ dữ liệu và yêu cầu về hiệu suất. Tự động hóa việc phân bổ và di chuyển dữ liệu giúp đảm bảo dữ liệu luôn được lưu trữ ở tầng phù hợp.
- Cung cấp các biện pháp bảo mật và kiểm soát truy cập . Áp dụng các biện pháp bảo mật và kiểm soát truy cập phù hợp cho dữ liệu trên tất cả các tầng. Đảm bảo dữ liệu nhạy cảm được bảo vệ và chỉ những người dùng được ủy quyền mới có thể truy cập.
- Sao lưu và khôi phục sau thảm họa . Lập kế hoạch bảo vệ dữ liệu và khôi phục sau thảm họa. Đảm bảo rằng các chiến lược sao lưu và khôi phục phù hợp với phương pháp phân tầng lưu trữ của bạn. Dữ liệu quan trọng cần được sao lưu thường xuyên hơn và lưu giữ một cách an toàn.
- Khả năng mở rộng . Thiết kế chiến lược phân tầng lưu trữ sao cho có khả năng mở rộng. Khi nhu cầu lưu trữ dữ liệu của bạn tăng lên, hãy sẵn sàng thêm các tầng mới hoặc mở rộng các tầng hiện có.
- Xem xét các giải pháp đám mây lai . Tùy thuộc vào nhu cầu của tổ chức, hãy cân nhắc tích hợp lưu trữ đám mây làm một trong các tầng lưu trữ của bạn. Các giải pháp đám mây lai có thể mang lại khả năng mở rộng và tính linh hoạt.
- Đánh giá công nghệ thường xuyên . Luôn cập nhật các tiến bộ trong công nghệ lưu trữ. Khi công nghệ phát triển, các phương tiện lưu trữ và giải pháp mới có thể trở nên hiệu quả về chi phí và phù hợp hơn với các tầng lưu trữ của bạn.
NAKIVO Backup & Replication và phân tầng lưu trữ sao lưu
NAKIVO Backup & Replication là giải pháp bảo vệ dữ liệu và phục hồi thảm họa hiện đại, có thể hoạt động với các tầng lưu trữ khác nhau, cho phép bạn tối ưu hóa các chiến lược sao lưu và phục hồi dựa trên nhu cầu cụ thể và cơ sở hạ tầng lưu trữ sẵn có. Giải pháp NAKIVO hỗ trợ nhiều loại lưu trữ khác nhau, bao gồm lưu trữ tại chỗ, lưu trữ đám mây và thiết bị loại bỏ trùng lặp.
Bạn có thể cấu hình NAKIVO Backup & Replication để sử dụng các tầng lưu trữ khác nhau cho việc sao lưu. Ví dụ: các bản sao lưu quan trọng có thể được lưu trữ trên thiết bị lưu trữ hiệu suất cao (Tầng 1) để phục hồi nhanh chóng, trong khi các bản sao lưu ít quan trọng hơn có thể được chuyển sang thiết bị lưu trữ chi phí thấp hơn (Tầng 2 hoặc đám mây) để lưu trữ lâu dài.
Sản phẩm cung cấp các tính năng như bản sao sao lưu và sao chép , cho phép tạo thêm các bản sao của bản sao lưu trên các tầng lưu trữ khác nhau. Điều này giúp tăng cường tính dự phòng dữ liệu và khả năng sẵn sàng phục hồi thảm họa bằng cách đặt các bản sao lưu tại nhiều vị trí hoặc trên các tầng lưu trữ khác nhau.
Bạn có thể định nghĩa chính sách giữ chân nhân viên trong NAKIVO Backup & Replication để tự động quản lý dữ liệu sao lưu dựa trên chiến lược phân tầng của mình. Ví dụ, các bản sao lưu có thể được lưu giữ trên Tầng 1 trong một khoảng thời gian ngắn hơn và sau đó được chuyển sang Tầng 2 để lưu trữ dài hạn.
Giải pháp NAKIVO hỗ trợ các nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ đám mây phổ biến. Điều này có nghĩa là bạn có thể dễ dàng tích hợp lưu trữ đám mây làm tầng lưu trữ cho các bản sao lưu ngoài cơ sở, từ đó giảm bớt nhu cầu về cơ sở hạ tầng tại chỗ bổ sung.
Kết luận
Kiến trúc lưu trữ nhiều tầng cho phép các tổ chức phân bổ tài nguyên lưu trữ tùy theo nhu cầu cụ thể của dữ liệu. Bằng cách phân loại dữ liệu vào từng tầng phù hợp nhất, các tổ chức có thể tối ưu hóa cả hiệu suất lẫn chi phí, đảm bảo rằng dữ liệu quan trọng được đảm bảo hiệu suất cần thiết trong khi dữ liệu ít quan trọng hơn hoặc hiếm khi được truy cập được lưu trữ một cách tiết kiệm chi phí. Các chính sách phân tầng dữ liệu tự động và các công cụ quản lý giúp đảm bảo rằng dữ liệu được di chuyển giữa các tầng khi các mẫu truy cập và yêu cầu thay đổi theo thời gian.
